Пружин усилием сжатия: а и б – с цилиндрическими пружинами:

1 – ведомый диск; 2 – ступица ведомого диска; 3 – стяжной болт; 4 – нажимная пружина демпфера; 5 – стальная шайба; 6 – фрикционное кольцо;

в – с резиновыми блоками:

1 – ступица ведомого диска; 2 – диски демпфера; 5 – резиновый блок; 6 – нажимная пружина демпфера

Быстрое развитие автомобильной техники в последние десятилетия привело к созданию более мощных и менее металлоемких двигателей, имеющих низкую частоту вращения коленчатого вала. В результате дальнейшее развитие классического демпфера крутильных колебаний, как неотъемлемой части ведомого диска сцепления, оказалось невозможным для того, чтобы компенсировать постоянно растущий крутящий момент двигателей при сохранении прежнего монтажного пространства. Попытки же повышения жесткости пружин демпфера приводили только к существенному ухудшению его способности к гашению вибраций.

Эффективным решением проблемы явилась разработка компанией «LuK-AS» в середине 80-х годов ХХ века двухмассового маховика, в который был встроен энергоемкий демпфер крутильных колебаний. Такое решение позволило упростить конструкцию ведомого диска сцепления, снизить момент его инерции и уменьшить нагрузки на элементы коробки передач. Особенности конструкции двухмассового маховика приведены в приложении 3.

Выбор параметров упруго-фрикционного демпфера. Основными параметрами демпфера являются: момент трения фрикционного элемента демпфера Мтд, коэффициент угловой жесткости сдемп, момент предварительного поджатия пружин демпфера Мп.п и момент замыкания Мзам подвижных частей демпфера на упоры.

Изменяя момент трения Мтд, можно варьировать рассеяние энергии в демпфере, а корректируя жесткость его пружин спр , – смещать резонансные режимы колебаний в трансмиссии.

Предварительное поджатие пружин при их установке в окна ведомого диска гарантирует отсутствие зазоров в демпфере. Угол замыкания φзам демпфера выбирают таким, чтобы исключить посадку витков пружин друг на друга (φзам = 3…4⁰).

В существующих конструкциях демпферов:

- число пружин равно 6…10;

- момент трения фрикционного элемента демпфера

Мтд = (0,10…0,20) Мe max;

- момент предварительного поджатия пружин Мп.п = (0,08…0,20) Мe max;

- момент замыкания демпфера, который определяется максимальной деформацией его пружин, выбирают таким образом, чтобы демпфер не выключался из работы при движении автомобиля в различных дорожных условиях: Мзам = (1,2…1,4) Мe max;

- жесткость пружин в Н/м спр = (Мзам – Мп.п) / (φз R²пр),

где Rпр – радиус расположения пружин, м.

При расчете демпфера определяются напряжения в его пружинах, угловая жесткость демпфера и передаваемый крутящий момент.

Максимальное усилие сжатия одной пружины демпфера

(1,2…1,3) β·Мe max

Рпр.д = ────────────,

Rпр nпр

где nпр – число пружин демпфера.

Напряжение кручения в витках пружины демпфера

8 Рпр.д с k

τк = ─────── ≤ [τ]к ,

π d²

где Dо – средний диаметр пружины; d – диаметр проволоки пружины; k = (4с + 2) / (4с – 3) – коэффициент, учитывающий кривизну витков пружин; c = Dо / d = 4…12 – индекс пружины. Допускаемое напряжение кручения в витках пружины [τ]к = 700…900 МПа.

Угловая жесткость демпфера равна значению крутящего момента, который необходимо приложить к ведомому диску, чтобы повернуть диск относительно ступицы на 1 градус [1]:

сβ = 17,4 Rпр спр nпр

где Rпр – радиус расположения пружин демпфера; спр – жесткость пружины; nпр – число пружин демпфера.

Крутящий момент, передаваемый демпфером

Мд = Мпр + Мтд ,

где Мпр = Рпр.д Rпр nпр – момент от усилия, создаваемого пружинами.

Окончательные значения параметров упруго-фрикционного демпфера устанавливаются экспериментально, так как их выбор зависит от крутильных колебаний трансмиссии и двигателя автомобиля.

Рисунок 7.4 – Ведомый диск спортивного автомобиля

Масса ведомого диска сцепления должна быть минимальной, чтобы он обладал небольшим моментом инерции и быстро останавливался при выключении сцепления.

У сцеплений спортивных автомобилей (рисунок 7.4), для которых долговечность работы ведомого диска не играет первостепенной роли, снижение массы ведомого диска достигается тем, что фрикционные накладки, изготовленные из металлокерамики, состоят из отдельных секторов.